SU1731298A1 - Центробежный классификатор - Google Patents

Abstract

Использование: разделение твердых порошкообразных материалов на два и более продукта по граничному зерну в диапазоне от 0 до 100 мкм. Сущность изобретени : классификатор содержит корпус с перегородками, ротор с сепарационными каналами с пересыпными элементами, се- парационные каналы сообщены с полым валом , внутри которого установлена с возможностью горизонтального перемещени  перегородка, образующа  изолированные секции. Торцы полого вала сообщены с отвод щими патрубками. В верхней части корпуса установлены патрубки дл  подачи исходного материала и воздуха, а в нижней - патрубок дл  отвода крупной фракции. 2 ил.

Description

сл

с

Изобретение относитс  к пневматической классификации различных сыпучих материалов в поле действи  центробежных сил и предназначено дл  разделени  твердых порошкообразных материалов крупностью до 1 мм на два и более продукта по граничному зерну в диапазоне от 0 до 100 мкм.

Аппарат может примен тьс  дл  фракционировани  и обогащени  сыпучих материалов в горной, химической, металлургической , строительной и других отрасл х промышленности, где в технологических процессах необходимо получение тонких и сверхтонких порошков заданного гранулометрического состава.

Исследовани  проводимые у нас в стране и за рубежом, показали что наиболее эффективны классификаторы дл  разделени  тонких и сверхтонких порошков центробежного типа, например центробежный

воздушный классификатор, авт.св. СССР № 540683, кл. В 07 В 7/08.

Общим дл  всех аппаратов данного типа  вл етс  наличие вращающегос  ротора с внутренней полостью в виде пространства между дисками или сепарационными каналами . Разделение материала происходит в этой полости в результате воздействи  на материал с одной стороны центробежных сил, а с другой стороны - аэродинамического сопротивлени  потока газа.

Недостаток аппаратов данного типа - низка  эффективность разделени . Происходит это из-за того, что конструкци  рассмотренных аппаратов не исключает возможности дл  классифицированного материала попасть непосредственно .в патрубок выхода крупного продукта мину  зону центробежной сепарации, а значит крупный продукт будет содержать мелкие фракции,

VI

OJ

ю ю со

что приводит к снижению эффективности разделени .

С другой стороны, на качество мелкого продукта, получаемого в центробежном классификаторе, вли ет способ придани  вращательного движени  пылегазовому потоку .

В большинстве аппаратов рассматриваемого типа пыле-газовый поток получает вращательное движение за счет трени  о стенки вращающихс  дисков. При таком воздействии на классифицируемый материал отдельные крупные частицы могут попасть в мелкий продукт, не совершив вращательного движени  и испытав воздей- ствие центробежных сил. С другой стороны, чем ближе окружна  скорость частицы в корпусе классификатора к скорости ротора, тем труднее ей попасть во внутреннее пространство ротора, так как радиальна  со- ставл юща  скорости пыле-газового потока в корпусе классификатора значительно меньше скорости потока в роторе. Отсюда следует, что если окружна  скорость пыле- газового потока в корпусе высока, крупный продукт содержит большое количество мелких частиц, а при малой окружной скорости потока часть крупного продукта имеет возможность пройти пространство между дисками , не совершив вращательного движени  и не испытав воздействи  центробежных сил, и загр знить мелкий продукт , что также приводит к снижению эффективности разделени .

Наиболее близок к предлагаемому цен- тробежный классификатор по авт.ев, № 1214249, кл. В 07 В 7/08.

Прототип состоит из цилиндрического корпуса с тангенциальными патрубками дл  подачи исходного материала и воздуха. Кор- пус классификатора разделен на камеры ди- сковыми перегородками.В корпусе классификатора на пустотелом валу смонтирован ротор в виде крыльчатки с радиальными лопаст ми, кажда  из которых представл ет собой сепарационный канал с пересыпными полками.

В месте соединени  корпуса с перегородкой в перегородках сделаны перепускные окна с заслонкой дл  регулировани  скорости прохождени  материала из камеры в камеру. Окно последней камеры сообщаетс  патрубком с бункером крупного материала. На внутренней поверхности корпуса на равном рассто нии друг от друга установлены турбулизаторы. Перемещение пыле-газовой смеси и отсос мелкого продукта обеспечиваютс  отсасывающим устройством , сообщенным через патрубок с внутренней полостью пустотелого вала. Вал

ротора приводитс  во вращение через шкив.

В прототипе используетс  каскадный принцип разделени , который позвол ет повысить извлечение годного продукта, а также эффективность разделени  по сравнению с аналогами.

Однако в известном устройстве группы сепарационных каналов расположены вдоль полого вала на различных рассто ни х от выпускного отверсти . Следовательно, расход, а значит и скорость воздуха в сепарационных каналах соседних камер неодинаковы , что приводит к размыванию общей границы разделени . Такое  вление крайне нежелательно в процессе сепарации, так как снижает его остроту.

В шахтных каскадных классификаторах, работающих по принципу противотока, часть крупных зерен увлекаетс  в мелкий продукт, так как процесс носит стохастический , случайный характер. Это служит труднопреодолимым барьером дл  дальнейшего повышени  эффективности разделени . В сепарационных каналах центробежного классификатора процесс организован аналогичным образом, следовательно, недостатки противоточного режима про вл ютс  и здесь. В промышленности часто став тс  задачи разделени  исходного продукта на три класса крупности. Использу  центробежный классификатор данной конструкции, такую задачу можно решить, пропуска  материал через аппарат более одного раза. Это снижает производительность как минимум в полтора раза.

Анализ вышеизложенных недостатков показал, что аппарат дает невысокую эффективность при разделении тонкодисперсных материалов, а также не способен фракционировать материал на три класса крупности за один проход.

Цель изобретени  - повышение качества классификации за счет двухступенчатой перечистки.

Поставленна  задача достигаетс  тем, что центробежный классификатор, включающий корпус с перегородками, расположенный в корпусе ротор с радиальными сепарационными каналами, имеющими пересыпные элементы, сообщенными с полым валом, один торец которого выполнен с отвод щим патрубком, патрубки дл  подачи воздуха и сыпучего материала, расположенные в верхней части корпуса, патрубки дл  отвода мелкой и крупной фракций, снабжен перегородкой, установленной внутри полого вала с возможностью горизонтального перемещени  с образованием изолированных секций, и дополнительным отвод щим

патрубком, с которым сообщен другой торец полого вала.

Конструкци  предлагаемого классификатора приведена на чертеже.

Аппарат состоит из цилиндрического корпуса 1 с тангенциальными патрубками 2 дл  подачи воздуха и материала.

Корпус разделен на камеры 3 дисковыми перегородками 4, в перегородках имеютс  отверсти  11 с заслонкой дл  регулировани  скорости прохождени  материала из камеры в камеру. Отверстие 11 последней камеры соедин етс  патрубком 12 с бункером 13 крупного материала. На внутренней поверхности корпуса на равном рассто нии друг от друга установлены тур- булизаторы 14. Циклон 15 выдел ет частицы материала, прошедшие предварительную ступень перечистки, из пылегазовой смеси. Эти частицы осаждаютс  в бункере 16. Пе- ремещение пылегазовой смеси и отсос мелкого продукта обеспечиваютс  отслаивающим устройством, в частности дл  этой цели может быть использован водокольце- вой вакуум-насос или вентил тор высокого давлени . Вал ротора приводитс  во вращение через шкив 17. Отсасывающее устройство и циклон с бункером дл  чистого мелкого продукта, а также трубопроводы, соедин ющие их с выпускными отверсти - ми секций 7 и 8, на чертеже не показаны.

Разделение материала в центробежном классификаторе происходит под воздействием центробежной силы, завис щей от скорости вращени  материала и аэродина- мического сопротивлени  среды (газа), пропорционального скорости ее движени . В данной конструкции все шахты вращаютс  с одинаковой угловой скоростью, потому что они жестко посажены на один вал. Вследствие этого центробежное воздействие на частицы материала во всех камерах одинаково.

Скорость воздуха в сепарационных каналах , сообщенных с секцией 7 и секцией 8 пустотелого вала 5, может быть разной. Это дает возможность фракционировать материал по разным границам крупности.

Например, в каналах I, II и III можно задать скорость воздуха, необходимую дл  разделени  по границе 10 мкм, а в каналах IV, V, VI - по границе 40-50 мкм, или наоборот , в зависимости от поставленной задачи. Перегородку б можно перемещать по внутренней полости вала 5, чтооы оптимально группировать сепарационные каналы в соответствии с услови ми задачи.

Центробежный классификатор работает следующим образом.

При помощи электродвигател  через шкив 17 задаетс  необходима  скорость вращени  вала 5. Отсасывающим устройством сквозь соответствующие секции 7 и 8 пустотелого вала 5 в сепарационных каналах 9 создаетс  движение воздуха. Причем в первом, втором и третьем каналах 9 задаетс  скорость воздуха необходима  дл  разделени  материала по требуемой границе. В четвертом, п том и шестом каналах 9 скорость несколько выше. Исходный материал вместе с газовым потоком поступает в корпус 1 через четвертый патрубок 2 в четвертую камеру 3 классификатора, где он вовлекаетс  во вращательное движение. Турбулизаторы 14 отвод т вращающийс  материал от стенок корпуса и диспергируют его частицы. Мелкие зерна материала увлекаютс  воздушным потоком в сепарационные каналы 9 и сквозь секцию 7 поступают в циклон 15. Там частицы материала выдел ютс  из двухфазной смеси и осаждаютс  в бункер 16. Крупные частицы материала, случайно захваченные воздушным потоком, не могут преодолеть действи  центробежных сил и отбрасываютс  из сепарационных каналов 9 в корпус классификатора.

Враща сь, материал проходит сквозь отверсти  11 в перегородках 4 и поступает в п тую, а затем в шестую камеры 3, где он также подвергаетс  перечистке. Затем через отверстие последней, шестой, камеры 3 материала, из которого выделена мелка  фракци , по патрубку 12 ссыпаетс  в бункер 13.

На этом перва  (предварительна ) ступень фракционировани  заканчиваетс .

Если рассматривать результаты сепарации в первой ступени относительно требуемой границы, то получаетс , что мелка  фракци , осажденна  в бункере 16, содержит приграничные классы крупного материала . За счет этого крупный продукт, содержащийс  в бункере 13, получаетс  очень чистым.

Затем мелкий продукт, содержащий крупные частицы, извлекаетс  из бункера 16 и вместе с воздухом поступаете 1 тангенциальный патрубок 2. Через патрубок 2 пы- ле-газо-воздушна  смесь подаетс  в первую камеру 3 классификатора, где материал вовлекаетс  во вращательное движение. Скорость воздуха в сепарационных каналах I, И и III обусловлена требуемой границей разделени . Организаци  процесса в этой части аппарата аналогична вышеизложенной. Мелкие частицы зат гиваютс  воздушным потоком в сепарационные каналы 9, затем поступают в секцию 8 пустотелого вала 5 и через воздуховоды вынос тс  в циклон. Материал , враща сь, проходит сквозь окна 11 в перегородках 4 во вторую, а затем и третью камеры 4, где он также подвергаетс  перечистке. Затем обеспыленный материал сквозь окно 11 поступает в четвертую камеру 3, где и смешиваетс  с исходным продуктом . Таким образом, некотора  часть приграничных крупных классов материала зациклена, но это не означает, что в цикле участвуют одни и те же частицы. Количество крупного продукта, получаемого во второй ступени перечистки, зависит от разности границ в первой и второй ступен х сепарации и как правило невелико. Разность границ подбирают дл  каждого конкретного материала опытным путем в зависимости от размера, плотности и формы его частиц.

Предлагаемый аппарат можно использовать также притрехпродуктовом разделении . Иными словами, процесс можно организовать так, что за один проход материал раздел етс  на три класса крупности.

8этом режиме классификатор работает следующим образом (рис.2).

Исходный материал вместе с воздухом подаетс  в первую камеру 3, задаетс  необходимое число оборотов ротора, воздух отсасываетс  через секции 7 и 8 пустотелого вала 5. Причем скорость воздуха в каналах 9, сообщенных с секцией 8, ниже, чем в каналах 9, сообщенных с секцией 7. В первом случае из исходного продукта нужно выделить мелкие классы, во втором - средние . Этим и обусловливаетс  разница скоростей .

Попав в первую камеру 3, исходный материал вовлекаетс  во вращательное движение , расслаиваетс  и диспергируетс . Мелкий продукт сквозь радиальные каналы

9и секцию 8 пустотелого вала 5 поступает в пылесборник. Исходный материал через отверсти  11 поступает во вторую, а затем в третью камеры, где из него также извлекаютс  мелкие частицы. Затем обеспыленный материал сквозь отверсти  11 поступает в четвертую камеру 3, где из него начинает извлекатьс  средний продукт. Частицы среднего класса крупности увлекаютс  воздушным потоком в каналы 9, откуда они поступают в секцию 7 пустотелого вала 5 и в итоге осаждаютс  в пылесборнике. Обеспыленный материал проходит сквозь отверсти  11 в п тую и шестую камеры 3, где из него также извлекаютс  частицы средних классов крупности. Крупный материал через последние отверсти  11 по патрубку 12 стекаетс  в бункер 13.

При этом эффективность фракционировани  практически не хуже, чем у прототипа

работающего в режиме двухпродуктового разделени .

Таким образом, в данной конструкции: 1). За счет двухступенчатой перечистки материала удаетс  снизить количество

крупных частиц, попавших в мелких бункер. 2). За счет сокращени  численности шахт, сообщенных соответственно с секци ми 7 и 8, удаетс  локализовать суммарную размытость границ.

3). За счет автономного отбора пылевоз- душной смеси из секций 7 и 8 пустотелого вала 5 аппарат способен делить материал на три класса крупности за один проход. Производительность при этом не ниже, чем у

прототипа, работающего в режиме двухпродуктового разделени .

Вышеуказанные факторы позвол ют ликвидировать недостатки, присущие аналогам и прототипу, и тем самым повысить

эффективность разделени , а также добитьс  возможности фракционировать тонкодисперсный материал на три класса крупности за один проход.

Данные лабораторных испытаний подтвердили , что описанный аппарат по сравнению с базовым объектом, которым  вл етс  прототип (авт.св. № 1214249), использующийс  на НПО Кристалл дл  сепарации оксида хрома, позвол ет повысить

эффективность разделени  на 5-8%.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Центробежный классификатор, включающий корпус с перегородками, расположенный в корпусе ротор с радиальными сепарационными каналами, имеющими пересыпные элементы и сообщенными с полым валом, один торец которого выполнен с отвод щим патрубком, патрубки дл  подвода воздуха и сыпучего материала, расположенные в верхней части корпуса, патрубки дл  отвода мелкой и крупной фракций, о т- личающийс  тем, что, с целью повышени  качества классификации, он снабжен

   перегородкой, установленной внутри полого вала с возможностью горизонтального перемещени  с образованием изолированных секций, и дополнительным отвод щим патрубком, с которым сообщен другой торец полого вала.

   s

   t

   df%

   Hs

   «Nj

   CM

   si

   3

   е

   f I

   I I

   rO

   #

   Ilil